CN105014208A - 一种900MPa级高强钢的焊接方法 - Google Patents

一种900MPa级高强钢的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种900MPa级高强钢的焊接方法，属于高强钢的焊接技术领域，本发明的方法依次包括：清理-开坡口-点焊-整体预热-打底焊接-填充焊接-盖面焊接-热处理，焊丝全部采用90kg级焊丝，本发明的方法便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域。

Description

一种900MPa级高强钢的焊接方法
技术领域
本发明涉及高强钢的焊接技术领域，具体而言，涉及一种900MPa级高强钢的焊接方法。
背景技术
随着国家大型煤矿的建设，大阻力、高可靠性的液压支架不断进行设计制造，但随着重量的增加势必影响其运输、井下搬运，因此，采用高强度钢(如Q550、Q690、Q800、Q890等级别以上)进行制造，将液压支架实现轻量化的设计制造的同时，又能满足液压支架的可靠性要求。在当前节约原材料，实现精益化生产具有重要的现实意义。
现有技术中分别提出了800MPa、900MPa和900MPa级高强钢的不预热焊接工艺，可实现部分高强钢的不预热焊接，虽可获得满意的焊接接头，但其打底、填充及盖面焊接时，均使用不同型号、级别焊条或焊丝，严重制约生产效率，且难以在机器人自动化焊接中推广应用。
发明内容
在工厂级大规模及自动化(机器人)焊接时，自动更换多种牌号焊丝很难实现，即使实现，将使焊接效率及设备其可靠性降低，若采用了错误型号和级别的焊丝，必将造成焊接接头不合格，因此，打底、填充和盖面焊接时只采用一种焊丝的高强钢的焊接方法成为亟需解决的问题。
针对上述问题，本发明提供一种只采用一种焊丝的900MPa级高强钢的焊接方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种900MPa级高强钢的焊接方法，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面清理，直至露出金属光泽，然后开坡口；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，然后点焊成型；
(3)对成型的高强钢进行整体预热；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，打底焊接参数为：电流230-250A，电压25-27V，气体流量15-20L/min，焊接速度31-35cm/min，焊接线能量10-12KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，填充焊接参数为：电流280-300A，电压30-32V，气体流量15-20L/min，焊接速度36-43cm/min，焊接线能量12-15KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，盖面焊接参数为：电流280-300A，电压30-32V，气体流量15-20L/min，焊接速度36-43cm/min，焊接线能量12-15KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理。
进一步，步骤(2)中，点焊长度为80-120mm，间距为200mm。
进一步，步骤(3)中，整体预热的温度为150-200℃。
进一步，在进行步骤(4)打底焊接、步骤(5)填充焊接和步骤(6)盖面焊接之前，均先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需加热至150-200℃后才继续焊接。
进一步，所述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为100-150℃。
进一步，所述温度测量采用红外测温仪。
进一步，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，层与层之间的错位量为20-30mm。
进一步，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前搭接75mm。
进一步，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，Ar+CO2混合气体的体积比为Ar：CO2＝70-85％：15-30％，Ar和CO2的体积之和为100％。
进一步，步骤(7)中热处理工艺为：以30-50℃/h的速度升温至470-490℃，保温4小时。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的焊接方法在进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接时，全部使用90kg级焊丝，便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域；
2、本发明的焊接方法在打底焊接、填充焊接和盖面焊接时全部采用气体保护焊，无需频繁更换焊接方式，简化焊接设备，降低成本，便于实现大批量焊接工件的生产；
3、采用本发明的焊接方法得到的焊接件焊接应力小、焊接表面无裂纹、无开裂，接头处机械性能好；
4、焊接后进行热处理，消除焊接应力。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一：
待焊接钢板为：Q890高强钢，尺寸为350mm×150mm×25mm两块，焊丝为：GHS-90。
一种900MPa级高强钢的焊接方法，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面进行抛丸清理，直至露出金属光泽，然后开K型坡口，坡口角度为30°，钝边3mm，开坡口后人工去处坡口表面氧化层；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，预热温度为150℃，然后点焊成型，点焊长度为80mm，间距为200mm；
(3)对步骤(2)得到的成型的高强钢进行整体预热，温度为180℃；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝70％：30％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为20mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至150℃后才继续焊接，打底焊接参数为：电流230A，电压25V，气体流量15L/min，焊接速度31cm/min，焊接线能量10KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝70％：30％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为20mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至150℃后才继续焊接，填充焊接参数为：电流280A，电压30V，气体流量15L/min，焊接速度36cm/min，焊接线能量12KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝70％：30％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为20mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至150℃后才继续焊接，盖面焊接参数为：电流280A，电压30V，气体流量15L/min，焊接速度36cm/min，焊接线能量12KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理，以30℃/h的速度升温至470℃，保温4小时。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为100℃。本实施例中的温度均采用红外测温仪进行测量。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前(即向已经实施本道焊接部分)搭接75mm。
本发明的焊接方法在进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接时，全部使用90kg级焊丝，便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域。
实施例二：
待焊接钢板为：Q890高强钢，尺寸为350mm×150mm×30mm，焊丝为：GHS-90。
一种900MPa级高强钢的焊接方法，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面进行抛丸清理，直至露出金属光泽，然后开K型坡口，坡口角度为30°，钝边2mm，开坡口后人工去处坡口表面氧化层；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，预热温度为160℃，然后点焊成型，点焊长度为100mm，间距为200mm；
(3)对步骤(2)得到的成型的高强钢进行整体预热，温度为160℃；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝80％：20％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为25mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至160℃后才继续焊接，打底焊接参数为：电流240A，电压26V，气体流量17L/min，焊接速度33cm/min，焊接线能量11KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝80％：20％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为25mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至160℃后才继续焊接，填充焊接参数为：电流290A，电压31V，气体流量17L/min，焊接速度39cm/min，焊接线能量14KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝70-85％：15-30％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为20-30mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至150-200℃后才继续焊接，盖面焊接参数为：电流290A，电压31V，气体流量17L/min，焊接速度39cm/min，焊接线能量14KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理，以40℃/h的速度升温至480℃，保温4小时。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为130℃。本实施例中的温度均采用红外测温仪进行测量。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前(即向已经实施本道焊接部分)搭接75mm。
本发明的焊接方法在进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接时，全部使用90kg级焊丝，便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域。
实施例三：
待焊接钢板为：Q890高强钢，尺寸为350mm×150mm×35mm，焊丝为：GHS-90。
一种900MPa级高强钢的焊接方法，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面进行抛丸清理，直至露出金属光泽，然后开K型坡口，坡口角度为30°，钝边3mm，开坡口后人工去处坡口表面氧化层；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，预热温度为120℃，然后点焊成型，点焊长度为120mm，间距为200mm；
(3)对步骤(2)得到的成型的高强钢进行整体预热，温度为200℃；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝85％：15％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为30mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至200℃后才继续焊接，打底焊接参数为：电流250A，电压27V，气体流量20L/min，焊接速度35cm/min，焊接线能量12KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝85％：15％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为30mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至200℃后才继续焊接，填充焊接参数为：电流300A，电压32V，气体流量20L/min，焊接速度43cm/min，焊接线能量15KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝85％：15％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为30mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至200℃后才继续焊接，盖面焊接参数为：电流300A，电压32V，气体流量20L/min，焊接速度43cm/min，焊接线能量15KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理，以50℃/h的速度升温至490℃，保温4小时。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为150℃。本实施例中的温度均采用红外测温仪进行测量。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前(即向已经实施本道焊接部分)搭接75mm。
本发明的焊接方法在进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接时，全部使用90kg级焊丝，便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域。
实施例四：
待焊接钢板为：Q890高强钢，尺寸为350mm×150mm×40mm，焊丝为：GHS-90。
一种900MPa级高强钢的焊接方法，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面进行抛丸清理，直至露出金属光泽，然后开K型坡口，坡口角度为30°，钝边2mm，开坡口后人工去处坡口表面氧化层；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，预热温度为200℃，然后点焊成型，点焊长度为90mm，间距为200mm；
(3)对步骤(2)得到的成型的高强钢进行整体预热，温度为170℃；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝80％：20％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为22mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至170℃后才继续焊接，打底焊接参数为：电流235A，电压26V，气体流量16L/min，焊接速度32cm/min，焊接线能量11KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝75％：25％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为26mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至180℃后才继续焊接，填充焊接参数为：电流285A，电压31V，气体流量19L/min，焊接速度38cm/min，焊接线能量13KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，体积比为Ar：CO2＝80％：20％，采用多层多道焊接方式，层与层之间的错位量为28mm，焊接前先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需利用烤具将其加热至160℃后才继续焊接，盖面焊接参数为：电流290A，电压31V，气体流量17L/min，焊接速度39cm/min，焊接线能量14KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理，以45℃/h的速度升温至485℃，保温4小时。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为140℃。本实施例中的温度均采用红外测温仪进行测量。
上述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前(即向已经实施本道焊接部分)搭接75mm。
本发明的焊接方法在进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接时，全部使用90kg级焊丝，便于工厂大规模自动化焊接，节省工序，可推广到自动化机器人焊接领域。
采用本发明实施例一至四的焊接方法，对Q890钢板分别进行焊接，之后按照标准要求，对焊接试板进行截取、加工，然后对加工后的试块的焊接接头进行力学性能检测，结果如下表1：
表1
由上表1可以看出，采用本发明的焊接方法得到的焊接接头无裂纹，抗拉强度、屈服强度、伸长率及冲击功均高于或与Q890钢板标准接近，均可满足使用要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对高强钢表面清理，直至露出金属光泽，然后开坡口；
(2)对待焊接的高强钢进行预热，然后点焊成型；
(3)对成型的高强钢进行整体预热；
(4)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行打底焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，打底焊接参数为：电流230-250A，电压25-27V，气体流量15-20L/min，焊接速度31-35cm/min，焊接线能量10-12KJ/cm；
(5)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行填充焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，填充焊接参数为：电流280-300A，电压30-32V，气体流量15-20L/min，焊接速度36-43cm/min，焊接线能量12-15KJ/cm；
(6)采用90kg级焊丝和气体保护焊进行盖面焊接，保护气体为Ar+CO2混合气体，采用多层多道焊接方式，盖面焊接参数为：电流280-300A，电压30-32V，气体流量15-20L/min，焊接速度36-43cm/min，焊接线能量12-15KJ/cm；
(7)对焊接后高强钢进行热处理。
2.根据权利要求1所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(2)中，点焊长度为80-120mm，间距为200mm。
3.根据权利要求1所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(3)中，整体预热的温度为150-200℃。
4.根据权利要求1-3任一所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，在进行步骤(4)打底焊接、步骤(5)填充焊接和步骤(6)盖面焊接之前，均先测量待焊接部位温度，对于温度低于120℃的焊接部位，需加热至150-200℃后才继续焊接。
5.根据权利要求1-3任一所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，所述步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中的每一焊层均需进行温度测量，层间温度为100-150℃。
6.根据权利要求4所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，所述温度测量采用红外测温仪。
7.根据权利要求5所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，层与层之间的错位量为20-30mm。
8.根据权利要求1所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，焊接中断时，焊接接头向前搭接75mm。
9.根据权利要求1所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)中，Ar+CO2混合气体的体积比为Ar：CO2＝70-85％：15-30％。
10.根据权利要求1所述的900MPa级高强钢的焊接方法，其特征在于，步骤(7)中热处理工艺为：以30-50℃/h的速度升温至470-490℃，保温4小时。
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